金/银掺杂半导体在光催化制氢中的应用研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:srsyzjks
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
氢气(H2)具有能量密度高、绿色环保等优点,被视作本世纪重要的清洁能源。然而,传统的工业制取H2方法存在成本高、反应条件苛刻、副产物多等缺点。光催化制H2技术是一个无碳、无污染的一次过程,具有经济、操作简单的特点,是最具有发展前景的制H2方法之一。至今,被广泛研究的光催化半导体包括石墨相氮化碳(g-C3N4)、硫化镉(CdS)和二氧化钛(TiO2)等,但是大多数半导体都存在光生载流子易复合、太阳光利用率低等缺点,因此需要对其进行改性,研究制备出一种低廉、高效、稳定的光催化剂。本文通过金、银掺杂半导体的手段改性了 g-C3N4、CdS和TiO2半导体材料,对增强其光催化活性及稳定性进行了研究,主要内容如下:(1)利用原位掺杂技术制备了 AuNPs/g-C3N4复合光催化材料。首先用二氰二胺络合氯金酸得到金-二氰二胺微球(GCMs),然后将GCMs与二氰二胺水溶液均匀混合,经冷冻-干燥后,再在Ar氛围下550℃高温煅烧,进而制得二元尺寸AuNPs/g-C3N4复合材料。与纯g-C3N4相比,AuNPs/g-C3N4复合材料表现出增强的可见光催化产H2活性及稳定性,其可见光催化产H2的活性比纯g-C3N4提高了 348倍,同时比以往经典的3 wt%-Pt/g-C3N4复合物提高了 25倍。二元尺寸AuNPs提高g-C3N4光催化活性的关键作用主要有两个方面:(i)AuNPs作为电子池抑制了 g-C3N4复合物中光生电子-空穴的快速重组;(ii)在AuNPs和g-C3N4之间形成了肖特基势垒可把大尺寸AuNPs的表面等离子体共振效应(SPR)产生的大量热电子注入g-C3N4的导带。(2)采用光沉积法合成AgNPs/CdS异质结构光催化剂。首先以硫脲和氯化镉为原料、乙二胺为溶剂,采用微波辅助法合成CdS纳米纤维,然后将硝酸银和CdS粉末加入20%甲醇溶液中,最后在真空条件下300 W氙灯光照1 h得到AgNPs/CdS光催化剂。在相同条件下,AgNPs/CdS复合物可见光催化乙醇分解产H2的活性比纯CdS提高了 40倍,这可归因于AgNPs(SPR)和CdS界面处Mott-Schottky异质结的形成。本工作研究制备的AgNPs/CdS复合材料可见光催化乙醇分解的产物为H2和乙醛,且无COx生成,这为H2能源的开发、绿色有机化学的进步和低碳社会的可持续发展提供了无排放且易于实现的途径。(3)采用光沉积法合成AuNPs/TiO2异质结构光催化剂。首先以四氯化钛为原料、乙二醇为溶剂,一步溶剂热法合成出TiO2纳米片;然后将氯金酸和TiO2粉末加入到乙醇溶剂中,紧接着在真空条件下避光搅拌1 h,随后在300W氙灯光照下1.5h,最终得AuNPs/TiO2光催化剂。与纯TiO2相比,AuNPs/TiO2复合物光催化分解乙醇产H2的活性增强,其光催产H2活性比纯TiO2提高了 153倍。AuNPs提高TiO2的光催化活性可归因于:(i)掺杂的AuNPs作为电子池轻松地捕获电子,不仅促进电子转移至催化剂表面而且抑制了光生电荷的快速重组;(ii)在AuNPs和TiO2之间形成肖特基势垒,提高了电荷产生及电子转移的速率。
其他文献
王晓德教授所撰写的《文化的帝国:20世纪全球“美国化”研究》①已于2011年3月正式出版发行。此书吸收国际关系学、文化传播学、人类学等相关理论,从历史发展的角度对全球“
随着我国信息技术的快速发展,传统的教育模式难以满足学生对知识的需求。在新课程改革背景下,基于信息技术支持的个性化教学平台,更为符合教育技术发展的新型趋势。在个性化
目的:运用血氧水平依赖功能磁共振成像(Bol d-fMR I)技术,探讨针刺右侧足太阳膀胱经原络配穴—京骨、飞扬引起实时脑激活区分布和针刺前后静息态脑区局部一致性(ReHo)指标的改变情况,分析针刺京骨、飞扬组穴引起激活脑区的特征,阐述针刺组穴与其主治的相关性;比较针刺前后ReHo值的变化,进一步评估针刺的持续效应。方法:选取18名黑龙江中医药大学健康男性志愿者作为被试者,均为右利手,使用飞利浦3
针对矿用SGB620/40型刮板输送机组成、结构特点、维护注意事项、常见故障及处理措施进行合理分析,力求保证矿用刮板输送机安全稳定运转。
团体沙盘游戏疗法强调的是精神和心理的自愈能力,将焦点放在促进来访者体验整个游戏及作品的过程中,这种将潜意识意识化的过程,也让中医学院学生能够更深入地了解和看到自我,
由于学科差异及传统城市规划与社区管理主体——民政部门的深度衔接不足,社区规划常面临各种问题:价值理念差异导致的服务盲区、边界划分问题;对社区规律及部门管理需求认识
当前,一场“物流热”席卷整个中国,第四方物流风起云涌,邮政物流背靠老牌物流商中国邮政,将成为发展第四方物流的一支重要力量,正面临着一次难得的发展机遇和前所未有的挑战
租界是中国历史的产物,租界历史街区及建筑是历史的见证,所以对租界历史街区的研究具有十分重要的意义。本文在汉口租界历史街区商业化改造目标的背景下,将汉口黎黄陂路(原俄
“和”是中国古代较早出现的一个美学范畴,也是兼具理想化色彩和现实意义的一个美学范畴,“和”美的形成与原始社会中人与人之间的交往需求以及社会生活的不断发展密切相关。
系统性红斑狼疮(SLE)是一种多系统损害伴自身抗体形成的自身免疫性疾病,近年来诊断和治疗水平虽有提高,但SLE的复发仍是困扰临床医生和患者的难题~([1])。本研究拟通过miRNA